生豬養殖場沼氣工程建設項目可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 理后可作為水果、蔬菜、大田作物的有機肥或深加工成有機復合肥。污水、尿水治理經過厭氧發酵的沼液中富含溶解氮、磷、鉀和關閉植物生長細胞的黃腐酸，濃縮后可制成植物葉面有機噴施肥。建議將該場的發酵液部分泵壓附近果園大田施用，可節省大量化肥，增產增收。 生態化 該項目在選用先進治理工藝治理后，將治理后的無毒無害的沼液，輸送到該場附近的果園和大田中進行灌溉，形成“豬一糞一沼一飼一豬”的生態平衡系統，田間噴施沼液后，可修復長期施用無機肥板結的土壤，可少施或不施農藥和化肥，增長增收。整個工程是一個可持續發展的生態環保能源工程，注重資源綜合開發利用和生態平衡，利用現代科學技術，通過人工設計生態工程，協調發展與環境之間、資源利用與保護之間的關系，形成生態上與經濟上的兩個良性循環，是利國利民的實事工程。 生態模式比選畜禽養殖場糞污處理的基本工程模式包括：能源生態模式、能源環保模式、種養平衡模式、土地利用模式、達標排放模式五種。 能源生態模式該模式依靠現代化的設備組成比較完善的處理系統，將畜禽糞便經過一系列的生物發酵處理，產生沼氣，最大限度地回收能源，以能源開發（供熱、發電）為核心，以沼液、沼渣的綜合利用為紐帶，以現代農業利用為依托，大幅度提高畜禽養殖場廢棄物綜合利用效益，消除畜禽養殖場廢棄物造成的環境污染。 能源環保模式該模式是先對畜禽場糞便進行固液分離，固體部分厭氧處理后制成沼氣供暖或發電，液體部分處理后達標排放。該模式不能使能源得到充分利用，并且工程和運行費用較高。 種養平衡模式在耕地較多的地方，遵循生態學的原理，通過按土地規模確定畜禽養殖規模，以土地消納畜禽糞便，制定并實施科學規劃，用畜禽糞便作為種植業的有機肥料，將畜禽糞便密閉存放腐熟后就地還田。 土地利用模式該模式是建立有機肥廠，先對畜禽場糞便進行固液分離，將其中干物質進行堆肥發酵，生產商品有機肥，銷售到更遠的地省。實現在更大省域內的種養平衡。在利用人工或天然的濕地、厭氧消化系統對污水進行凈化處理。通過資源化處理畜禽糞便和污水，實現畜禽養殖場環境效益和經濟效益的雙贏。 達標排放模式對于那些耕地少、土地消納量小，又不具備沼氣發電或生產有機肥條件的地方，而當地又必須發展畜禽養殖業的省域，則需建設污水處理工程，對集約化養殖場產生的廢水進行工程化處理，實現達標排放，產生的固體廢棄物應按照有關規定、標準綜合利用生產有機肥或進行減量化、無害化處理和處置。以上五種模式中，種養平衡模式和土地利用模式資金投入相對最??；能源生態模式的產出投入比最大，經濟效益和環境效益明顯；能源環保模式次之；達標排放模式主要目的是實現污染物達標排放，資金投入最大，經濟效益較低。根據某養殖場發展規劃，選擇能源生態模式，在獲取清潔能源的同時，生產有機復合肥和沼液，為**發展有機食品、綠色食品和無公害食品供應充足的有機肥。 工藝技術路線比選厭氧發酵生物處理技術發展到今天已經取得了較大的成就，已經開發除的厭氧消化器種類很多，目前在畜禽養殖行業糞資源化處理利用方面，應用較多的是全混合厭氧消化反應器（CSTR）、升流式固體反應器（USR）和上流式厭氧污泥床（UASB）。（USR）升流式固體反應器（USR）是一種結構簡單，適用于高懸浮固體原料的反應器。原料從底部配水系統進入消化器，依靠進料和產氣的上升動力按一定的速度向上流經含有高濃度厭氧微生物的污泥床時，有機物得以分解發酵，并產生沼氣。未消化的生物質固體顆粒和沼氣發酵微生物依靠自然沉降滯留于消化器內，上清液從消化器上部溢出。該方式優點是處理效率高，運行管理簡單，缺點是進料均布性要求高，發酵過程中需要強化攪拌，預處理設備投入大。（CSTR）全混合厭氧消化反應器（CSTR）工藝特點是對糞污中懸浮物（SS）濃度大小沒有嚴格要求，使用范圍廣。它在沼氣發酵罐內采用攪拌和加溫技術，這是沼氣發酵工藝的一項重要的技術突破。攪拌和加熱，使沼氣發酵速率大大提高，因此該反應器也被稱為高速沼氣發酵罐。其特點是：固體濃度高TS8%12%，可使畜禽糞便污水全部進行沼氣發酵處理。優點是處理量大，產沼氣多，便于管理，容易啟動，運行費用低。一般適用于以產沼氣為主，有使用液態有機肥習慣的地省。由于這種工藝適宜處理含懸浮物（SS）高的畜禽糞污和有機廢棄物，具有其它高效沼氣發酵工藝無法比擬的優點，現在歐洲等沼氣工程發達的地省廣泛使用。（UASB）待處理的廢水被引進UASB反應器的底部，向上流過由絮狀或顆粒狀厭氧污泥組成的污泥床，隨著污水與污泥相接觸而發生厭氧反應，產生沼氣引起污泥床的擾動。在污泥床產生的沼氣有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應器的上部。污泥顆粒上升撞擊到三相分離器擋板的下部，這引起附著的氣泡釋放；脫氣的污泥顆粒沉淀回到污泥層的表面。自由狀態下的沼氣和由污泥顆粒釋放的氣體被收集在三相分離器錐頂部的集氣室內。液體中包含一些剩余的固體物和生物顆粒進入到三相分離器的沉淀省內，剩余固體物和生物顆粒從液體中分離并通過三相分離器的錐板間隙回到污泥層。UASB反應器的特點在于可維持較高的污泥濃度，污泥泥齡（30天以上）較高的進水容積負荷率，提高了厭氧反應器單位體積的處理能力，選擇全混合厭氧消化反應器（CSTR）最為合理。結合本項目排污情況以及后期對沼渣、沼液的深加工，選擇選擇全混合厭氧消化反應器（CSTR）最為合理。 工藝流程根據上述工程模式與工藝技術方案的比選結果，確定本工程的工藝流程見下圖。糞水收集沉淀調節厭氧發酵勻化固液分離生活用氣壓力貯氣浮罩式儲氣沼氣發電鍋爐固體有機肥沼渣沼液耦合灌溉豬糞通過人工清運和污水通過管道輸入沉淀池，經格柵清除沉渣和雜草后，泵入勻質調節池升溫處理后pH值達到中性，并調節成干物質濃度為8%的糞水料液，泵入CSTR厭氧消化反應器內攪拌均勻，在中溫條件下進行厭氧反應，溫度設在2838℃，水力滯留期為15天。為保證本場及周邊農戶炊事用氣的穩定性，部分沼氣貯存在壓力貯氣罐內，其他大量沼氣貯存在浮罩式貯氣罐內，供發電及燃氣鍋爐使用。反應后的料液經固液分離后產生的沼渣、沼液分別制成固體、液體有機無機復合肥，多余的沼液回流使用。為保證冬季厭氧消化器在恒定中溫條件下的正常運行，利用部分沼氣通過噴淋鍋爐直接加熱預處理池內的冷糞到40℃，利用熱電聯產發電機組產生的熱量通過換熱器保證厭氧發酵罐內的恒定中溫。經固液分離后產生的沼液暫時貯存在浮罩式貯氣罐內進行二次發酵，提高沼氣的產量。 主要工藝技術參數豬糞干物質含量： 18 %發酵料液濃度： 12 %發酵罐投料體積比： 90 %發酵罐容積產氣率： m3/()水力滯留期： 15d發酵溫度： 28—38℃發酵物pH值： 7—物料適宜碳氮比： 15—25固液分離后沼渣中含水率： 65%固體有機肥沼渣中含水率： 14 % 工藝設備與設施規模確定基本依據本項目以糞污為原料實現各階段生產，現以養殖場養殖規模及糞污供應量為工藝設備與設施規模確定的基本依據。（1）糞污收集量 本項目糞污收集量見下表：糞污量收集表序號名稱生豬存欄數（頭）單位產量（kg/頭）收集率（%）干物質含量干物質日產量(噸)干物質年產量(噸)1糞6500　5　95　18%　　　2尿6500　10　95　%　　　合計　　15　　　　　（2）沼氣生產及其利用 ①厭氧發酵罐的確定 V=Q﹒C0/q =18g/ L247。8kg/ m3﹒d = m3 式中：V反應器有效容積m3； Q平均廢水流量m3/d； C0進水的有機物濃度gCOD/L； q反應器的容積負荷kg/m3﹒d分為兩個同容積的單體發酵罐，同時根據發酵罐標準模數，選擇發酵罐容積為500 m3，總容積為1000 m3，有效利用體積為900 m3。 ②沼氣生產日產氣量：( m3﹒d)= ； 年產氣量：365d= 167400m3。 ③沼氣利用 本項目沼氣利用量見下表。沼氣利用表序號名稱單位冬季日用氣(180天)其他季節用氣量(180天)年用氣量1周圍農戶用氣m3240240864002場省生活用氣m33535126003物料加溫用氣m321017068400　合計m3167400所產沼氣首先保證200戶農戶全年生活用氣， m3計算，全年耗氣84600m3；為保證厭氧發酵罐中溫發酵（2838℃），冬季將料液從10℃加熱到2838℃，夏季從15℃加熱到2838℃，共需沼氣68400m3；場省生活用氣每天35m3，共需沼氣12600m3。 主要工藝設施與設備選型 沉淀池根據養殖場糞污日產量，按一天六次分批投料，確定沉淀池容積為5m3，采用鋼筋混凝土結構，進行防腐防滲處理。 預處理調節池根據發酵罐日需進料量，確定預處理池容積為40m3，采用鋼筋混凝土結構，進行防腐防滲處理。在料液入口處安裝格柵，起到勻化糞液和過濾懸浮物的雙重作用。 CSTR厭氧發酵罐 CSTR厭氧發酵罐采用搪瓷拼裝罐，搪瓷用鋼板是鈦合金專用鋼板，厚度可達到12mm。鋼板經過特殊的工藝處理，在鋼板的內外兩面涂上二至三層搪瓷涂層。鋼板經過加熱聚合，使搪瓷層和鋼板之間形成很強的結合力。搪瓷涂層形成的保護層阻止罐體腐蝕，具有抗強酸、強堿的功能，使用壽命可達30年，全部組件螺栓拼裝，施工便捷。 浮罩式儲氣罐浮罩式儲氣罐，采用全搪瓷鋼板拼裝罐，兼作二級發酵罐。既可提高糞便污水發酵降解的效率，增加沼氣產量，同時可保障沼氣在穩定的壓力條件下輸出，提高設備利用效率，降低建設成本。 凈化裝置凈化裝置包括氣水分離器和脫硫凈化塔。（1）水氣分離器沼氣是高濕度的混合氣體。沼氣自厭氧發酵罐進入管道時，溫度逐漸降低，管道中會產生大量含雜質的冷凝水。如果不從系統中除去，容易堵塞、破壞管道設備。沼氣管道最靠近厭氧發酵罐的位置，沼氣溫降值最大，產生的冷凝水最多，因此，在此處設置1臺氣水分離器，去除沼氣中的冷凝水。在沼氣系統中，管線一般設計為1%左右或更大的坡度，在管線最低點也設置1臺氣水分離器。（2）脫硫塔%。%，因此，沼氣利用系統中必須設置脫硫裝置，本項目采用干式脫硫塔，位于浮罩式儲氣罐輸出管路上，壓力儲氣罐與發電機組之前。根據設計產氣量，建成處理能力80m3/h的干式脫硫塔1座。 壓力儲氣罐為儲存足量的附近農戶與職工生活用氣，配置一個13m3的壓力儲氣罐，以滿足較遠距離的供氣要求。 勻化罐從發酵罐中排出的物料，須經勻化罐混合勻化，方可進行高效率的固液分離。以發酵罐日排出物料量為依據，選擇71m3的搪瓷鋼板拼裝勻化罐。 固液分離為滿足沼渣作為固體有機復合肥的原料，應設置固液分離機，對反應后的物料進行充分分離。本項目選用712m3/h的固液分離機1臺。 沼氣利用裝置本項目所產沼氣主要用于炊事用氣、冬季供暖和物料加熱、沼氣經加壓、氣水分離器、脫硫凈化塔、阻止回火處理后加壓貯存，然后再經減壓處理進入輸氣管道，實現生活供氣。輸氣主管道選用承壓10千克Φ75PPR管，支管選用承壓10千克Φ50PPR管，入戶管選用承壓10千克Φ32PPR管。選用1t沼氣鍋爐1臺，用于取暖和為厭氧發酵罐加溫。 有機復合肥生產線以沼渣為原料生產有機復合肥。 設備選型本項目設備購置主要包括沼氣工程設備與有機無機復合肥生產設備，以及輸送管道等輔助設備，詳見下表。序號儀器設備購置產品型號單位數量備注1一級發酵罐（含頂，保溫）D=,H=m310002浮罩（含頂）D=,H=m34553儲氣罐（含保溫）D=,H=m35404潛水無阻賽切割泵Q=50m3/h,N=11kw臺25潛污攪拌槳R=480r/mi,N=5kw臺26水力攪拌循環泵Q=50m3/h,N=套27水一污泥換熱器換熱面積15m3套28回流泵Q=20m3/h,N=套19壓力貯氣柜20m3套110空壓機1:08臺111緩沖罐10m3套112脫硫塔套113氣水分離器套114燃氣鍋爐1t套115噴淋鍋爐套116勻化罐D=,H=m37117固體有機肥生產線年產2100噸套118固液分離機10m3/h臺119儀器、儀表套120輸氣主管Φ75PPRm200021輸氣支管Φ50PPRm4000每戶20米22沼氣流量表塊20023自動控制系統套1第六章 工程建設方案及目標 擬建項目工程規模和產品方案 擬建項目工程規模本項目工程建設規模為：項目總投資為350萬元，其中，建筑工程費106萬元，%，%，%。 產品方案（1）沼氣 （2）高效有機肥